[发明专利]碳化硅功率器件终端及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体功率器件领域，具体涉及一种碳化硅功率器件终端及其制作方法。

背景技术

第三代半导体材料碳化硅(SiC)，具有禁带宽度大，临界击穿场强高、热导率和电子饱和速率高等优点，非常适合制作高压、高温、高频、大功率半导体器件。碳化硅功率器件(SiC二极管、SiC MOSFET等)作为新一代高效能电力电子器件已成为电力电子技术最为重要的发展方向，在新能源汽车、轨道交通、机车牵引、智能电网等领域具有重要的应用前景和发展，而碳化硅功率器件具有高耐压特性的一个重要条件是具有良好的终端结构。现有的终端结构设计复杂，同时终端占据芯片总面积大，不利于提高电流，且对表面电荷敏感，容易受到界面不稳定性和氧化层电荷的影响，从而影响器件表面电场分布，进而影响器件击穿电压以及可靠性。

发明内容

鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种碳化硅功率器件终端及其制作方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种碳化硅功率器件终端，包括：第一重掺杂类型或第二重掺杂类型SiC衬底；第一轻掺杂类型SiC外延层，生长在所述第一重掺杂类型或第二重掺杂类型SiC衬底上；具有凹槽结构的第二重掺杂类型主结和第一掺杂类型截止环，形成在所述第一轻掺杂类型SiC外延层顶部；以及至少一个第二重掺杂类型分压沟槽，形成在所述第二重掺杂类型主结和第一掺杂类型截止环之间。

在本发明的一些实施例中，所述第二重掺杂类型分压沟槽一侧设置第一掺杂类型场限环，另一侧设置第二掺杂类型场限环。

在本发明的一些实施例中，所述第二重掺杂类型分压沟槽的深度大于其两侧场限环的深度。

在本发明的一些实施例中，碳化硅功率器件终端还包括：钝化层，设置在所述第一轻掺杂类型SiC外延层顶部上并填充所述第二重掺杂类型主结的凹槽结构以及所述第二重掺杂类型分压沟槽。

在本发明的一些实施例中，所述第一掺杂类型为N形或P型，第二掺杂类型为P形或N型。

根据本发明的另一方面，提供一种碳化硅功率器件终端的制作方法，包括：在第一重掺杂类型或第二重掺杂类型SiC衬底上生长第一轻掺杂类型SiC外延层；在第一轻掺杂类型SiC外延层顶部形成具有凹槽结构的第二重掺杂类型主结、第一掺杂类型截止环以及位于第二重掺杂类型主结和第一掺杂类型截止环之间的至少一个第二重掺杂类型分压沟槽。

在本发明的一些实施例中，在第一轻掺杂类型SiC外延层顶部形成具有凹槽结构的第二重掺杂类型主结、第一掺杂类型截止环以及位于第二重掺杂类型主结和第一掺杂类型截止环之间的至少一个第二重掺杂类型分压沟槽包括：采用刻蚀工艺在第一轻掺杂类型SiC外延层顶部形成多个凹槽分别对应第二重掺杂类型主结和第二重掺杂类型分压沟槽；将第二掺杂类型离子注入所述多个凹槽的底部和侧壁形成第二重掺杂类型主结和第二重掺杂类型分压沟槽；将第一掺杂类型离子注入截止环注入区形成第一掺杂类型截止环。

在本发明的一些实施例中，还包括：在完成第一掺杂类型离子和第二掺杂类型离子注入后进行激活退火。

在本发明的一些实施例中，还包括：将第一掺杂类型离子和第二掺杂类型离子分别注入第二重掺杂类型分压沟槽两侧形成第一掺杂类型场限环和第二掺杂类型场限环。

在本发明的一些实施例中，还包括：沉积钝化层于所述第一轻掺杂类型SiC外延层顶部上并填充所述第二重掺杂类型主结的凹槽结构以及所述第二重掺杂类型分压沟槽。

从上述技术方案可以看出，本发明至少具有以下有益效果：

在主结与截止环之间形成的分压沟槽，能够降低器件表面的峰值电场，有利于提高器件的击穿电压；

在分压沟槽两侧形成的P型场限环和N型场限环结构，能够屏蔽钝化层中的正电荷和负电荷，改善表面电场分布，保证器件耐压的同时提高器件耐电荷性和可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例中碳化硅功率器件终端的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中碳化硅功率器件终端的制作方法的流程图。

具体实施方式

本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。